Современные методы определения мест повреждения кабеля
Методы поиска повреждений на кабелях подразделяют на абсолютные и относительные. Относительные предполагают определение расстояния до повреждения в процентах к общей длине линии или в метрах от оконечного устройства. (Относительно длины). Абсолютные определяют повреждения прямо на месте.
К абсолютным можно отнести индукционный, акустический, индукционно-акустический и в какой-то мере прожиг.
Индукционный метод
Основан на прослушивании электромагнитных наводок вокруг кабеля при прохождении по нему токов звуковых частот. Один из основных абсолютных методов поиска не только повреждений, но и трассировки кабельной линии. Почти без изменений применяется также на телекоммуникационных кабелях (стр. → Индукционный метод. Поиск трассы кабеля кабелеискателем).
Для введения тока звуковой частоты в кабель используется специализированный генератор. Поиск повреждения или трассировка осуществляется приёмной частью комплекта, состоящего из антенны и приёмника, способных улавливать возникающее вокруг кабеля электромагнитное поле.
Методом можно определить место короткого замыкания в кабеле, трассу прокладки и глубину залегания. Приёмам и способам работы с кабелеискателем, а именно он использует индукционный метод посвящены страницы:
• Подключение генератора кабелеискателя,
• Иллюстрации использования кабелеискателей
• Индуктивные методы трассировки кабеля: схемы и описания
• Подключение к кабелю генератора звуковой частоты
Прожиг или преобразование повреждения
Схема прожигающего устройства ЛВИ—3М (Ярославская)
В силовых кабелях есть также возможность использования больших токов и преобразования повреждения, что серьёзно увеличивает возможности обнаружения места пробоя. Например, в случае, когда происходит пробой изоляции только при большом, в несколько сотен или тысяч вольт напряжении или сопротивление повреждения большое, то средствами высоковольтной лаборатории такое повреждение можно дожечь. Для этой цели используют прожигающее устройство.
Основой такого прибора является мощный высоковольтный трансформатор с возможностью переключения коэффициента трансформации и автотрансформатором в первичной обмотке. Прожиг начинают с постепенного поднятия переменно напряжения в кабеле и наблюдают за протекающим через повреждение током. При каком-то значении напряжения в месте повреждения кабеля возникает устойчивый пробой и соответственно зажигается дуга. Постепенно эта дуга и дожигает место повреждения — полностью сплавляет изоляцию кабеля, превращая её в проводящий ток уголь. Либо, что случается реже, повреждённая жила отгорает до обрыва. Не всегда этот процесс протекает одинаково и для того чтобы добиться устойчивого горения дуги оператору приходится менять коэффициент трансформации установки и выходное напряжение.
В итоге после удачного прожига сопротивление повреждения либо падает до десятков Ом, либо жила переходит в обрыв. В обоих из этих случаев расстояние до повреждения легко определяется импульсным методом (рефлектометром) или индукционным методом (кабелеискателем). Тем не менее, с применением прожига спешить не стоит, так как он имеет свои недостатки. Так его опасно применять на низковольтных кабелях с небольшим сечением жилы — ток, протекающий по кабелю, может его перегреть в неповреждённой длине.
Прожиг кабеля увеличивает время поиска повреждения. Сначала ведь кабель надо дожечь, а затем еще и искать место повреждения индукционным методом. Быстрее определить место повреждения помогает акустический метод с использованием генератора высоковольтных импульсов.
Прожиг в абсолютные методы поиска можно отнести условно. Если вдуматься в его суть, то это даже не метод поиска повреждений, а лишь способ улучшить условия использования таких методов как акустический, индукционный и импульсный. Тем не менее, иногда он может быть использован именно как абсолютный. Его иногда используют при сомнениях в определённых муфтах или разделках — подав через ЛВИ приличный ток можно добиться возгорания сомнительного места, тем самым абсолютно точно определить повреждение.
Акустический метод или метод удара
Метод предполагает использование генератора высоковольтных импульсов и иногда его же называют ударом.
Основой генератора для акустического метода является высоковольтный конденсатор с нагруженным на него трансформатором и выпрямителем. Через автотрансформатор на этом конденсаторе задаётся высокое напряжение. Затем через ручной или автоматический переключатель это напряжение подаётся в кабельную линию. Учитывая приличную энергию, накопленную на конденсаторе, импульс такого генератора на короткое время зажигает дуговой разряд в месте пробоя изоляции с образованием громкого выстрела (удара). Если генератор перевести в автоматический режим, то можно добиться непрерывной последовательности таких ударов.
Схема выходного каскада генератора высоковольтных импульсов ЛВИ—3М (Ярославль)
Далее поиск повреждения зависит от характера повреждения изоляции и трассы кабельной линии. Так, если кабель проложен открыто, то выстрелы могут быть слышны на десятки и сотни метров и поиск дефекта сводится прослушиванию трассы без приборов. В месте повреждения, как правило, видны вспышки высоковольтного разряда.
Если кабель лежит в грунте, то конечно, эти удары слышны не так далеко. Но тоже бывает достаточно пройтись по трассе — удары часто слышны в пределах нескольких метров от повреждения, причём часто толчки ощущаются даже подошвами ног.
Стоит заметить, что акустический метод может быть использован совместно с импульсным (→ Импульсно-дуговой метод) и в этом случае он перестаёт быть абсолютным. Результат измерений рефлектометра будет обозначен в метрах, а это уже относительно.
Приемник ударных волн Digiphone+
(геомикрофон слева, вверху
увеличенный экран прибора)
Геомикрофон и индукционно-акустический метод
Если повреждение не выгорело наружу, то возможна ситуация, когда удары не слышны. В этом случае используется специальный геомикрофон. Прибор этого типа, как правило, имеет размер с пол-литровую банку и закреплён на полуметровой ручке. Шнур от такого геомикрофона соединяется со специальным портативным усилителем и оператор, проходя по трассе кабеля, ищет по громкости щелчка место повреждения. Во время поиска датчик прибора периодически ставят на грунт и не шевелят его, слушая щелчки в наушниках. По максимальной громкости разрядов и определяют место повреждения.
В более новых приборах микрофон дополняется ещё и электромагнитной антенной — при этом акустический метод становится индукционно-акустическим. Геомикрофон такого типа ловит не только звук выстрела, но и электромагнитный импульс, возникающий при разряде. Учитывая, что звук распространяется медленней электромагнитного поля, то у электронной начинки прибора есть возможность сравнить время прихода обоих сигналов и рассчитать расстояние до места пробоя в метрах. Результат отображается на экране такого прибора.
Источник
Современные методы и оборудование для испытаний, определения мест повреждений и диагностики силовых кабелей
Линейка оборудования, которое мы предлагаем для энергетической отрасли — оборудование немецкого концерна Seba KMT, положительно зарекомендовавшее себя за многие годы эксплуатации в различных энергетических системах. Оно включает в себя переносные комплексы для трассировки кабельных линий, переносные приборы для испытания и определения мест повреждений, передвижные трансформаторные, кабельные и универсальные электротехнические лаборатории (ЭТЛ), установки для диагностики кабельных линий (КЛ) методом измерения возвратного напряжения, изотермического тока релаксации, уровня частичных разрядов (ЧР).
На сегодняшний день эксплуатирующим организациям, безусловно, ясна проблема эксплуатации старых морально и физически устаревших кабельных линий. Не всегда есть возможность быстрой замены старой исчерпавшей свой ресурс КЛ. Соответственно снижается надежность электроснабжения города, предприятия и т.п. И, чтоб как-то продлить срок эксплуатации КЛ, нам необходимо менять не только организационные мероприятия, к примеру — снижение уровня испытательного напряжения, но и производить техническое перевооружение и дооснащение парка приборов для производства работ по испытаниям и определению мест повреждений кабельных линий.
Для того чтоб не «травмировать» изоляцию и не снижать электрическую прочность старых КЛ, да и вновь вводимых, необходим переход от банальных и устаревших методов ОМП, в частности прожигания изоляции, к новым, щадящим, безпрожиговым методам. Основные методы, которые реализованы в нашем оборудовании, это традиционный импульсный метод, безпрожиговые — метод колебательного заряда по току, метод колебательного заряда по напряжению, стабилизации электрической дуги. При применении безпрожиговых методов, в месте повреждения выделяется небольшое, по сравнению с прожигом, количество энергии, поэтому вредное влияние на кабель минимальное, возможность реализации этих методов на различных типах кабеля, высокая точность измерений, достаточно одного импульса для ОМП. Все оборудование, реализующее эти методы, легко и просто в процессе эксплуатации, ведь по специфике работы, важно быстро, но в тоже время точно и аккуратно производить работы по ОМП. Оборудование, реализующее эти методы, выполняется в компактном перекатном исполнении. Например, Surgeflex 40-32M (рис. 1).
В электротехнических лабораториях, оборудование выполнено по блочно-модульной системе, т.е. при выходе, по какой либо причине, одного из блоков, с помощью других, можно реализовывать безпрожиговые методы (рис. 2).
Новой разработкой в линейке ЭТЛ в этом году стала лаборатория «Аврора», совместно Российско-Германское оборудование. Преимуществом новинки является — компактность, мощь, универсальность и стоимость (рис. 3).
Если для КЛ с бумажно-пропитанной изоляцией картина в плане испытаний и ОМП более-менее ясна, то для КЛ с изоляцией из сшитого полиэтилена, она не однозначна.
На сегодняшний день крупнейшие энергосистемы при строительстве новых и ремонте существующих кабельных линий широко применяют кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Преимущества такого кабеля очевидны: большая пропускная способность, низкие диэлектрические потери, более высокий ток термической стойкости при коротком замыкании, высокая устойчивость к влаге и пр.
Однако отличительные особенности кабеля с изоляцией из СПЭ требуют нового подхода и строгого соблюдения методик и технологий при проектировании, прокладке и обслуживании КЛ. Несоблюдение вышеуказанных норм приводит к повреждению кабеля и влечет дополнительные расходы на комплекс восстановительных работ. Опыт работы монтажных организаций с кабелем с изоляцией из СПЭ на данном этапе недостаточен, а существовавшие методики испытаний и определения мест повреждения, используемые для кабеля с БПИ оказываются грубы, некорректны и недопустимы для кабеля с изоляцией из СПЭ.
При испытаниях кабеля с изоляцией из СПЭ необходимо руководствоваться техническими условиями завода-изготовителя, инструкциями или указаниями кабельных сетей. Как правило, они содержат следующие требования производить испытания:
— изоляции основной, токоведущей, жилы осуществляется знакопеременным напряжением прямоугольной формы, частотой 0,1 гЦ, величиной равной 3U0 в течение 15 минут.
— внешней оболочки — напряжением выпрямленного тока, равным 10 кВ в течение 10 минут.
В линейке нашего оборудования имеются установки, обеспечивающие испытательное напряжение 28, 40, 60, 80 кВ. Испытания проводятся напряжением на сверхнизкой частоте 0.1 Гц, при этом форма импульса испытательной установки — косинусоидально-прямоугольная.
Такая форма испытательного напряжения позволяет проводить щадящие испытания напряжением, которое соответствует номинальному напряжению работы силовых кабелей.
Исключительно на частоте 0,1 Гц достигается максимальная скорость прироста водного или электрического триинга, что позволяет за время испытания выявить дефектные места в изоляции КЛ, не перекладывая их на плечи эксплуатации.
Поиск мест повреждения кабеля с изоляцией из СПЭ, также как и его испытание должен проводиться только специальными, беспрожиговыми методами, с исключением длительного воздействия на токоведущую жилу повышенного выпрямленного напряжения.
При сегодняшнем уровне технологии и опыте крупных производителей кабельной продукции, говорить об электрических пробоях изоляции кабеля, связанных с производственным браком уже не приходится. Основными причинами выхода из строя КЛ являются механические повреждения, вызванные в свою очередь, в сновном, небрежностью при прокладке кабеля и монтаже муфт, а также электромагнитные процессы, возникающие при испытаниях основной (токоведущей) жилы напряжением постоянного тока либо при неправильном заземлении экранов кабеля.
Необходимо соблюдение герметичности внешней оболочки, закрывающей экранирующую оплетку. В случае повреждения оболочки неизбежен контакт экрана с «землей». Это приводит к возникновению токов короткого замыкания в точке заземления, что влечет значительное локальное повышение температуры (перегрев), попадание влаги на изоляцию, а также побочные физико-химические процессы и, как следствие, разрушение основной изоляции кабеля. В результате любого нарушения герметичности внешней оболочки со временем неизбежен электрический пробой основной изоляции и выход кабеля из строя, причем в некоторых случаях изоляция может разрушаться на достаточно значительной длине.
В случае кабеля с изоляцией из СПЭ среднего класса напряжения наиболее распространены механические повреждения (порезы, продавливания, задиры и пр.) внешней оболочки. Чаще всего они происходят или создаются предпосылки для их возникновения еще на стадии прокладки кабеля — небрежное отношение работников к кабелю, использование несоответствующего условиям, изношенного оборудования, неправильный монтаж муфт либо ненадлежащее качество присыпного грунта.
Как правило, определение места повреждения на КЛ производится в два этапа:
1. Предварительное определение поврежденного участка.
2. Точная локализация, методом шагового напряжения.
Основными критериями успешного определения места повреждения являются: точность указания места повреждения, оперативность работ (что наиболее важно в случае действующих КЛ) и минимизация воздействий на незатронутую определяемым повреждением изоляцию кабеля.
Система для измерения оболочки кабеля MFO 5-1 (рис. 4) — это универсальный прибор, который, кроме испытания оболочки кабеля, позволяет производить предварительное и точное определение места неисправности в ней. Управление прибором очень несложно, потому что оно осуществляется через меню.
Введя длину кабельной линии, в автоматическом режиме определяется расстояние до места дефекта непосредственно в метрах. С помощью высокочувствительного гальванометра ESG 80-2, входящего в комплект, после установки указателя в центральное положение кроме величины измеряемого напряжения можно определить его полярность. По полярности можно определить место, в котором находится неисправность непосредственно на трассе КЛ.
Также в целях увеличения срока службы кабеля и уменьшения разрушающих воздействий на него необходимо испытания повышенным напряжением КЛ по возможности заменять современными неразрушающими методами диагностики.
Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter
Источник
